CN105317547A - 一种柴油机用耐爆压结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油机用耐爆压结构，包括承压摩擦部件，所述承压摩擦部件内通过销安装有连杆，所述连杆头部设置有与其配合安装有油腔组件，所述油腔组件位于承压摩擦部件内部，并贴合于承压摩擦部件上；所述连杆的尾部通过曲轴瓦安装曲轴，所述曲轴通过紧固件与连杆底部连接。本发明结构合理，制作方便，通过在连杆头部加工配合型面，并设计与连杆头部配合型面相配合安装的油腔组件，并形成补油油腔、压力油腔和润滑油腔。在曲轴旋转过程中，连杆发生摆动，从而各个油腔的体积发生变化，当压缩时产生压力，其在压力油腔内形成较大的压力，分担销上力并润滑整个摩擦机构，延长销的使用寿命。

Description

一种柴油机用耐爆压结构

本申请是分案申请，原申请的申请号为：2013102912375，发明创造名称为：柴油机耐爆压结构，申请日为：2013年7月12日。

技术领域

本发明涉及活塞式内燃机技术领域，尤其是柴油机用耐爆压结构。

背景技术

随着世界局势发展，能源日益紧缺，现代内燃机更加注重经济性能，柴油机就因较好燃油经济性而受到重视，并且有向高爆发压力、低转速发展的趋势，目的就是使燃料燃烧充分。活塞、销、连杆、曲轴，作为内燃机中重要零部件，它们之间又存在摩擦，势必受到考验。

现有技术中，多数车用柴油机工作时，燃气压力作用于活塞顶部，再由销座孔传递给活塞销，活塞销将力传给连杆，连杆再作用于曲轴，其中活塞在高温高压下工作，活塞裙部承受测向力，活塞销座孔上方会因压比过大而开裂。在活塞、销、连杆、曲轴机构中相互之间存在着摩擦，其中活塞销处的摩擦幅因压力比大，运行时的角速度小，使得此处难以形成润滑油膜。以往活塞销处的润滑是由喷油嘴喷在活塞上的机油经由连杆小端头的小孔进入润滑区和通过曲轴油道经由连杆油道在离心惯性力作用下进入润滑区，在大爆发压力下，其润滑可靠性差。并且在活塞工作时，所受到的是瞬间冲击力，由于各机构间有工作装配间隙，这也成为柴油机的噪声来源之一。

在多数船用柴油机里，十字头组受到来自活塞杆的高压力，并经十字头销传给连杆，十字头销因在高压摩擦的工作场合而被设计得结构笨重庞大。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中所承受压力大、活塞的销座易开裂，润滑效果差，噪音大等缺点，提供一种结构合理的柴油机用耐爆压结构，从而通过油腔组件与连杆顶部配合使用，分别形成补油油腔、压力油腔和润滑油腔，分担活塞销所承受的力，避免活塞销座的开裂，且对整个机构活动部件的润滑效果好。

本发明所采用的技术方案如下：

一种柴油机用耐爆压结构，包括承压摩擦部件，所述承压摩擦部件内通过销安装有连杆，所述连杆头部设置有与其配合安装有油腔组件，所述油腔组件位于承压摩擦部件内部，并贴合于承压摩擦部件上；所述连杆的尾部通过曲轴瓦安装曲轴，所述曲轴通过紧固件与连杆底部连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述油腔组件上设置有配合型面，所述连杆头部设置有与油腔组件配合安装的配合型面；

油腔组件上多个配合型面与连杆头部多个配合型面间隙配合，所述油腔组件两侧与连杆头部两侧分别形成两对相互配合的圆弧曲面，所述圆弧曲面延伸至多个配合型面，所述油腔组件与连杆每两段配合型面之间形成独立密闭空间；

连杆头部形成的每个独立密闭空间处设有独立的油道系统，所述油道系统接通至连杆尾部的曲轴端孔；

所述油腔组件的结构为：所述油腔组件上配合型面分别为第一配合型面、第二配合型面、第三配合型面和第四配合型面，并在油腔组件一端两侧分别设置有通往承压摩擦部件的第一润滑油道和第二润滑油道以及第一润滑油槽和第二润滑油槽，第一润滑油道与第一润滑油槽接通，第二润滑油道与第二润滑油槽接通，所述油腔组件底部设置半圆形活塞销孔；

所述连杆的结构为：所述连杆头部的配合型面分别为第五配合型面、第六配合型面、第七配合型面和第八配合型面；所述连杆中部开有第一油道、第二油道、第三油道、第四油道，位于第二油道下部延伸有与之连通的第五油道，位于连杆的底部设置有圆弧形第一油槽、第二油槽、第三油槽；所述连杆的第一油道与第二油槽接通，所述连杆的第四油道、第二油道、第五油道以及第一油槽相互接通，所述连杆的第三油道与第三油槽接通，所述连杆底部开有曲轴端孔，所述连杆底部两端开有螺栓孔；所述连杆头部设置有与油腔组件的第一润滑油槽配合的第一润滑油孔，以及与油腔组件的第二润滑油槽配合的第二润滑油孔；

所述连杆头部的第七配合型面与油腔组件的第一配合型面间隙配合；所述连杆头部的第八配合型面与与油腔组件的第二配合型面间隙配合；所述连杆头部的第五配合型面与油腔组件的第三配合型面间隙配合；所述连杆头部的第六配合型面与油腔组件的第四配合型面间隙配合；并依次形成有补油油腔、压力油腔和润滑油腔；

所述承压摩擦部件为活塞或十字滑块，所述活塞的结构为：包括活塞壳体，所述活塞壳体内部设有与油腔组件配合的贴合平面；所述活塞壳体中部开有安装活塞销的通孔，位于活塞壳体的内部水平方向开有润滑油环槽，所述润滑油环槽的一端连接第二活塞润滑油道，所述油环槽的另一端连接通往油腔组件上第二润滑油道的第三活塞润滑油道，位于活塞壳体前端开有通往油腔组件第一润滑油道的第一活塞润滑油道；

所述曲轴的结构为：包括第一曲轴臂和第二曲轴臂，所述第一曲轴臂和第二曲轴臂对称安装，所述第一曲轴臂和第二曲轴臂两端设有曲轴主轴颈，所述曲轴主轴颈上开有主轴颈油道，所述第一曲轴臂和第二曲轴臂之间安装有连杆轴颈，所述连杆轴颈上部开有第一进油槽与第二进油槽，所述第一进油槽与第二进油槽之间设置有连通的水平油道，所述连杆轴颈下部开有第一过油槽与第二过油槽；所述水平油道的一端至主轴颈油道之间设置斜油道；

所述曲轴瓦的结构为：所述曲轴瓦通过上半轴瓦与下半轴瓦连接而成空心圆柱体结构，所述曲轴瓦上分布有多个油孔。

本发明的有益效果如下：

本发明结构合理，制作方便，通过在连杆头部加工配合型面，并设计与连杆头部配合型面相配合安装的油腔组件，型面相配接触使得活塞通过型面向连杆传递部分力，分担活塞销上力，并通过型面相配形成补油油腔、压力油腔和润滑油腔。在曲轴旋转过程中，连杆发生摆动，从而各个油腔的体积发生变化，当压缩时产生压力，其在压力油腔内形成较大的压力，进一步分担活塞销上力，同时有压力的机油进入接通活塞销与曲轴的油道，对活塞销摩擦幅、曲轴摩擦幅进行有效润滑，延长整个机构运动摩擦部件的使用寿命，减少摩擦损失功率，并对机构运行时的噪声有一定抑制。

另外，本发明所设置的油道，其润滑效果好，提高了对活塞裙部摩擦幅的润滑。

本发明还可以用于船用十字头柴油机。对于低速船用柴油机，可将曲轴连杆轴颈上的进油槽开设于曲轴主轴颈侧，舍弃补油油腔与过油槽，机构运行时，机油能运用机油泵的压力流入压力油腔、润滑油腔，使得它们得以实现其各自功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明活塞的主视图。

图3为图2的左视图。

图4为本发明油腔组件与连杆的爆炸图。

图4a为图4中沿A-A截面的全剖视图。

图4b为图4中沿B-B截面的全剖视图。

图5为本发明油腔组件与连杆装配后的结构示意图。

图6为本发明油腔组件的结构示意图(全剖视图)。

图7为本发明曲轴瓦的主视图。

图8为图7的左视图。

图9为本发明曲轴的主视图。

图10为图9的左视图。

图11为本发明初始状态时的结构示意图。

图12为本发明动作过程一的结构示意图。

图13为本发明动作过程二的结构示意图。

图14为本发明动作过程三的结构示意图。

图15为本发明动作过程四的结构示意图。

图16为本发明动作过程五的结构示意图。

其中：1、活塞；2、油腔组件；3、连杆；4、曲轴；5、曲轴瓦；6、活塞壳体；7、第二活塞润滑油道；8、第三活塞润滑油道；9、油环槽；10、第一活塞润滑油道；11、通孔；12、第一配合型面；13、第二配合型面；14、第三配合型面；15、第一润滑油道；16、第四配合型面；17、第一润滑油槽；18、活塞销孔；19、第五配合型面；20、第六配合型面；21、第七配合型面；22、第八配合型面；23、第一油道；24、第四油道；25、第二油道；26、第三油道；27、第五油道；28、第一油槽；29、第一润滑油孔；30、曲轴端孔；31、螺栓孔；32、补油油腔；33、压力油腔；34、润滑油腔；35、油孔；36、第一进油槽；37、水平油道；38、斜油道；39、第一曲轴臂；40、连杆轴颈；41、第二曲轴臂；42、第一过油槽；43、第二过油槽；44、第二润滑油道；45、第二润滑油槽；46、第二油槽；47、第三油槽；48、第二润滑油孔；49、贴合平面；50、曲轴主轴颈；51、主轴颈油道；52、第二进油槽；53、上半轴瓦；54、下半轴瓦。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的柴油机用耐爆压结构，包括承压摩擦部件，承压摩擦部件内通过销安装有连杆3，连杆3头部设置有与其配合安装有油腔组件2，油腔组件2位于承压摩擦部件内部，并贴合于承压摩擦部件上；连杆3的尾部通过曲轴瓦5安装曲轴4，曲轴4通过紧固件与连杆3底部连接。

如图4、图5和图6所示，油腔组件2上设置有配合型面，连杆3头部设置有与油腔组件2配合安装的配合型面。

如图4所示，油腔组件2上多个配合型面与连杆3头部多个配合型面间隙配合，油腔组件2两侧与连杆3头部两侧分别形成两对相互配合的圆弧曲面，圆弧曲面延伸至多个配合型面，油腔组件2与连杆3每两段配合型面之间形成独立密闭空间。

连杆3头部形成的每个独立密闭空间处设有独立的油道系统，油道系统接通至连杆3尾部的曲轴端孔30。

如图4所示，油腔组件2的结构为：油腔组件2上配合型面分别为第一配合型面12、第二配合型面13、第三配合型面14和第四配合型面16，并在油腔组件2一端两侧分别设置有通往承压摩擦部件的第一润滑油道15和第二润滑油道44以及第一润滑油槽17和第二润滑油槽45，第一润滑油道15与第一润滑油槽17接通，第二润滑油道44与第二润滑油槽45接通，油腔组件2底部设置半圆形活塞销孔18。

如图4a、图4b和图5所示，连杆3的结构为：连杆3头部的配合型面分别为第五配合型面19、第六配合型面20、第七配合型面21和第八配合型面22；连杆3中部开有第一油道23、第二油道25、第三油道26、第四油道24，位于第二油道25下部延伸有与之连通的第五油道27，位于连杆3的底部设置有圆弧形第一油槽28、第二油槽46、第三油槽47；连杆3的第一油道23与第二油槽46接通，连杆3的第四油道24、第二油道25、第五油道27以及第一油槽28相互接通，连杆3的第三油道26与第三油槽47接通，连杆3底部开有曲轴端孔30，连杆3底部两端开有螺栓孔31；连杆3头部设置有与油腔组件2的第一润滑油槽17配合的第一润滑油孔29，以及与油腔组件2的第二润滑油槽45配合的第二润滑油孔48。

如图5所示，连杆3头部的第七配合型面21与油腔组件2的第一配合型面12间隙配合；连杆3头部的第八配合型面22与与油腔组件2的第二配合型面13间隙配合；连杆3头部的第五配合型面19与油腔组件2的第三配合型面14间隙配合；连杆3头部的第六配合型面20与油腔组件2的第四配合型面16间隙配合；并依次形成有补油油腔32、压力油腔33和润滑油腔34。

如图2和图3所示，承压摩擦部件为活塞1或十字滑块，活塞1的结构为：包括活塞壳体6，活塞壳体6内部设有与油腔组件2配合的贴合平面49；活塞壳体6中部开有安装活塞销的通孔11，位于活塞壳体6的内部水平方向开有润滑油环槽9，润滑油环槽9的一端连接第二活塞润滑油道7，油环槽9的另一端连接通往油腔组件2上第二润滑油道44的第三活塞润滑油道8，位于活塞壳体6前端开有通往油腔组件2第一润滑油道15的第一活塞润滑油道10。

如图9和图10所示，曲轴4的结构为：包括第一曲轴臂39和第二曲轴臂41，第一曲轴臂39和第二曲轴臂41对称安装，第一曲轴臂39和第二曲轴臂41两端设有曲轴主轴颈50，曲轴主轴颈50上开有主轴颈油道51，第一曲轴臂39和第二曲轴臂41之间安装有连杆轴颈40，连杆轴颈40上部开有第一进油槽36与第二进油槽52，第一进油槽36与第二进油槽52之间设置有连通的水平油道37，连杆轴颈40下部开有第一过油槽42与第二过油槽43；水平油道37的一端至主轴颈油道51之间设置斜油道38。

如图7和图8所示，曲轴瓦5的结构为：曲轴瓦5通过上半轴瓦53与下半轴瓦54连接而成空心圆柱体结构，曲轴瓦5上分布有多个油孔35。

实际工作过程中，通过如下步骤完成：

(一)：如图11所示，在油腔组件2和连杆3头部配合型面的配合下会在右侧形成压力油腔33和润滑油腔34，在左侧形成补油油腔32。活塞1在上止点向下运行的过程中，曲轴4则顺时旋转，连杆3向右摆动至右极限，此时右侧压力油腔33润滑油腔34压缩至极限，左侧补油油腔32扩张至极限。

(二)：如图12所示，当活塞1继续下行，连杆3向左摆动，曲轴4顺时转动，此刻右侧压力油腔33和润滑油腔34开始扩张，左侧补油油腔32则开始压缩，在补油油腔32内压缩产生压力，补油油腔32内的润滑油流出至连杆3的第一油道23内，经第二油槽46直至连杆3底部曲轴瓦5所开油孔35、以及第一过油槽42内，然后进行润滑油进行回流，回流至曲轴瓦5所开油孔35，分别经第一油槽28进入连杆3的第五油道27、第二油道25、第四油道24，到达压力油腔33，同时，经第三油槽47进入连杆3的第三油道26，到达润滑油腔34。在其动作过程中，由于补油油腔32的体积大于压力油腔33与润滑油腔34体积之和，多余的机油有部分会从连杆3、曲轴4与曲轴瓦5的摩擦幅流出，对摩擦幅进行一定的润滑，另一部分机油会从润滑油腔34进入活塞1上的第二活塞润滑油道7和第一活塞润滑油道10对活塞1裙部左侧与右侧进行润滑。

如图5和图13所示，由于连杆3底部圆弧型的油槽(即第一油槽28、第二油槽46、第三油槽47)开设长度有限，曲轴4上的第一过油槽42会与其错开，此时第二过油槽43会进入配合区间，接通补油油腔32至压力油腔33和润滑油腔34的油道，完成对它们补油的过程。

(三)：如图14所示，活塞1运行至下止点后开始上行，直至连杆3左摆至左极限，此时右侧压力油腔33润滑油腔34扩张至极限，蓄满机油，左侧补油油腔32被压缩至极限。

(四)：如图15所示，当活塞1继续上行，连杆3向右摆动，曲轴4顺时转动，此时右侧压力油腔33润滑油腔34被压缩，左侧补油油腔32开始扩张，曲轴4上的第一过油槽42与第二过油槽43与连杆3上的各个油槽(即第一油槽28、第二油槽46、第三油槽47)错开，曲轴4上径向宽度有限的第二进油槽52只接通连杆3上通往补油油腔32的第二油槽46，补油油腔32中得到机油补充接通。被压缩的压力油腔33因连杆3上第一油槽28与曲轴4过油槽的错开而成为一个相对密闭的油腔，随着连杆3右摆，压力油腔33的体积变得越来越小，腔内产生很高的压力，高压机油作用在油腔组件2下部和连杆3头部配合型面上部，使得在高爆发压力时活塞1也可以从油腔组件2作用于压力油腔33再经连杆3头部配合型面传递部分的作用力，减轻了活塞销3的受力。

并且高压机油会经连杆3中的第二油道25分别进入连杆3头部销孔与活塞销的摩擦副中和进入连杆3尾部的曲轴瓦5与曲轴轴颈的摩擦幅，使它们得到有效润滑。

于此同时在被压缩的润滑油腔34中，连杆3上的第二润滑油孔48与油腔组件2上的第二润滑油槽45错开，连杆3上的第一润滑油孔29与油腔组件2上的第一润滑油槽17接通，润滑油经连杆3上的第一润滑油孔29、油腔组件2上的第一润滑油槽17、第一润滑油道15、活塞1上的第一活塞润滑油道10对受侧向力的活塞右侧润滑。

如图16所示，由于连杆3底部圆弧型的第二油槽46开设长度有限，曲轴4上的径向宽度有限的第二进油槽52会与其错开，此时径向宽度有限的第一进油槽36会进入配合区间，使补油油腔32仍然可以得到机油补充，而压力油腔33与润滑油腔34仍处于密闭状态。

于此同时在被压缩的润滑油腔34中，连杆3上的第一润滑油孔29与油腔组件2上的第一润滑油槽17错开，连杆3上的第二润滑油孔48与油腔组件2上的第二润滑油槽45接通，润滑油经连杆3上的第二润滑油孔48、油腔组件2上的第二润滑油槽45、第二润滑油道44、活塞1上的第三活塞润滑油道8、油环槽9、第二活塞润滑油道7对受侧向力的活塞左侧润滑。

(五)：当连杆3向右摆动至右极限，则完成一个循环。

对于二冲程柴油机来说，每个循环是相同的，而对于四冲程柴油机来说循环分两种状态，相邻两循中连杆3从左极限向右极限右摆的过程中状态有所不同。在压缩和做功冲程中，由于气缸内燃气压力作用，活塞1压迫油腔组件2与连杆3头部配合型面上部紧密配合，压力愈大，配合愈紧密，压力油腔33中的机油流失愈少，机油压力则愈大，大的机油压力可以对第二油道25接通的各个摩擦幅进行润滑，同时也能向连杆3头部配合型面上部传递更大的力来减轻活塞销座处的负担。

本发明通过对连杆3头部外缘进行加工，使其拥有以活塞销孔或十字头销孔轴心为圆心的圆弧型容补油腔下半型面，同时，再加工一个拥有与之偶合的圆弧型容补油腔上半型面的组件配入活塞或十字头机构中。这样，两个相互偶合的半腔型面就形成了相对封闭的可变容积腔，当曲轴4旋转时，连杆3往复摆动，连杆3头部的容补油腔就随之周期性扩大和压缩。根据需求，在连杆3上打出油道和在曲轴4上开出油槽，赋予容补油腔不同的功能，使其成为压力油腔33，润滑油腔34，补油油腔32，以满足发动机的工作需求。

本发明所述的油腔组件2的材料上选择刚性好，抗疲劳，强度高的材料。这样在压力油作用下不易变形，对表面进行耐磨处理，使其不易磨损。

本发明所述的连杆3头部所加工型面进行表面处理，使其拥有一定的磨合性能，这样连杆3与油腔组件2之间的配合将更好。

本发明使柴油机减小了机构磨损，控制了噪声，在低转速下仍能承受高爆发压力，实现了经济性。

本发明所述的活塞1为承压摩擦部件，当应用于船用柴油机，采用十字滑块。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (1)

1.一种柴油机用耐爆压结构，其特征在于：包括承压摩擦部件，所述承压摩擦部件内通过销安装有连杆(3)，所述连杆(3)头部设置有与其配合安装有油腔组件(2)，所述油腔组件(2)位于承压摩擦部件内部，并贴合于承压摩擦部件上；所述连杆(3)的尾部通过曲轴瓦(5)安装曲轴(4)，所述曲轴(4)通过紧固件与连杆(3)底部连接；所述油腔组件(2)上设置有配合型面，所述连杆(3)头部设置有与油腔组件(2)配合安装的配合型面；油腔组件(2)上多个配合型面与连杆(3)头部多个配合型面间隙配合，所述油腔组件(2)两侧与连杆(3)头部两侧分别形成两对相互配合的圆弧曲面，所述圆弧曲面延伸至多个配合型面，所述油腔组件(2)与连杆(3)每两段配合型面之间形成独立密闭空间；连杆(3)头部形成的每个独立密闭空间处设有独立的油道系统，所述油道系统接通至连杆(3)尾部的曲轴端孔(30)；所述油腔组件(2)的结构为：所述油腔组件(2)上配合型面分别为第一配合型面(12)、第二配合型面(13)、第三配合型面(14)和第四配合型面(16)，并在油腔组件(2)一端两侧分别设置有通往承压摩擦部件的第一润滑油道(15)和第二润滑油道(44)以及第一润滑油槽(17)和第二润滑油槽(45)，第一润滑油道(15)与第一润滑油槽(17)接通，第二润滑油道(44)与第二润滑油槽(45)接通，所述油腔组件(2)底部设置半圆形活塞销孔(18)；所述连杆(3)的结构为：所述连杆(3)头部的配合型面分别为第五配合型面(19)、第六配合型面(20)、第七配合型面(21)和第八配合型面(22)；所述连杆(3)中部开有第一油道(23)、第二油道(25)、第三油道(26)、第四油道(24)，位于第二油道(25)下部延伸有与之连通的第五油道(27)，位于连杆(3)的底部设置有圆弧形第一油槽(28)、第二油槽(46)、第三油槽(47)；所述连杆(3)的第一油道(23)与第二油槽(46)接通，所述连杆(3)的第四油道(24)、第二油道(25)、第五油道(27)以及第一油槽(28)相互接通，所述连杆(3)的第三油道(26)与第三油槽(47)接通，所述连杆(3)底部开有曲轴端孔(30)，所述连杆(3)底部两端开有螺栓孔(31)；所述连杆(3)头部设置有与油腔组件(2)的第一润滑油槽(17)配合的第一润滑油孔(29)，以及与油腔组件(2)的第二润滑油槽(45)配合的第二润滑油孔(48)；所述连杆(3)头部的第七配合型面(21)与油腔组件(2)的第一配合型面(12)间隙配合；所述连杆(3)头部的第八配合型面(22)与与油腔组件(2)的第二配合型面(13)间隙配合；所述连杆(3)头部的第五配合型面(19)与油腔组件(2)的第三配合型面(14)间隙配合；所述连杆(3)头部的第六配合型面(20)与油腔组件(2)的第四配合型面(16)间隙配合；并依次形成有补油油腔(32)、压力油腔(33)和润滑油腔(34)；所述曲轴(4)的结构为：包括第一曲轴臂(39)和第二曲轴臂(41)，所述第一曲轴臂(39)和第二曲轴臂(41)对称安装，所述第一曲轴臂(39)和第二曲轴臂(41)两端设有曲轴主轴颈(50)，所述曲轴主轴颈(50)上开有主轴颈油道(51)，所述第一曲轴臂(39)和第二曲轴臂(41)之间安装有连杆轴颈(40)，所述连杆轴颈(40)上部开有第一进油槽(36)与第二进油槽(52)，所述第一进油槽(36)与第二进油槽(52)之间设置有连通的水平油道(37)，所述连杆轴颈(40)下部开有第一过油槽(42)与第二过油槽(43)；所述水平油道(37)的一端至主轴颈油道(51)之间设置斜油道(38)。